團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)！

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1、第%"卷第"期’$$*年"月物理學(xué)報3E90%"，XE0"，S@D@KI，’$$*($$$5#’*$O’$$*O%（"$"）O%#%%5$NSJTS.U-VWJSVWXWJS!’$$*J;8?0.;YK0VEB0"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!（!"#—$%）團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)!!!劉立仁雷雪玲陳杭祝恒江（新疆師范大學(xué)數(shù)理信息學(xué)院，烏魯木齊"#$$%&）（’$$"年($月)日收到；’$$*年#月’日收到修改稿）應(yīng)用密度泛函理論中的+#,-.方法計算并分析了不同生長模式下+（!!/’—

2、(%）團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)及電子性質(zhì)0同時，比較和討論了不同生長模式下硼團(tuán)簇的原子束縛能、能級間隙和第一電離勢0研究表明：直線構(gòu)型穩(wěn)定性最低，金屬性較強，尤其在!/"時能隙僅有$1$)(23，說明該團(tuán)簇已具有金屬特征0平面或準(zhǔn)平面構(gòu)型穩(wěn)定性最高，非金屬性強0立體構(gòu)型的穩(wěn)定性與金屬性介于直線和平面構(gòu)型之間0另外，還討論了基態(tài)團(tuán)簇的束縛能、能量二階差分、能級間隙和第一電離勢隨團(tuán)簇尺寸的變化，結(jié)果表明+(’與+(&是幻數(shù)團(tuán)簇0關(guān)鍵詞：+團(tuán)簇，密度泛函理論，幾何結(jié)構(gòu)，電子性質(zhì)!&’((：#)&$，#)&$++(’的基態(tài)結(jié)構(gòu)是凸平面，+’&的基態(tài)結(jié)構(gòu)為雙環(huán)結(jié)［)—"］(1引言構(gòu)0,8等報道了+"，+

3、N和+%的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，指出它們的基態(tài)構(gòu)型分別是硼原子位于中心的七邊以團(tuán)簇為基元（C@89A8?DC9EBF）設(shè)計和組裝不同形、六邊錐和平面五邊環(huán)結(jié)構(gòu)0另外，對+，+，+)&#維度和不同尺度的納米聚合材料在原子與分子物理和+的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性也都有相關(guān)報道［*—((］0盡管’的基礎(chǔ)研究及應(yīng)用研究中都具有重要意義0然而，人們圍繞硼團(tuán)簇開展了許多研究工作，但這些研究尋找這樣的基元仍是一項艱巨的工作0自從(*"%都比較分散，所研究的團(tuán)簇尺寸單一或較小，高穩(wěn)定［(］年GHEIE等發(fā)現(xiàn)高穩(wěn)定性的J團(tuán)簇以后，人們便)$性的硼基團(tuán)簇尚沒有找到0另外，硼塊體屬于非金試圖尋找其他元素的高穩(wěn)定性團(tuán)簇0縱觀元

4、素周期屬，但隨著分割的無限減小是否會出現(xiàn)金屬特征？’(表，硼是最輕的三價主族元素，具有特殊的’K’L價出現(xiàn)金屬特征的尺寸又是多少？據(jù)作者所知，目前’電子層結(jié)構(gòu)，易于形成KL雜化，因此硼和摻硼團(tuán)簇尚無對硼團(tuán)簇金屬性討論的文獻(xiàn)報道0基于以上原極可能具有類似J的穩(wěn)定性，從而具有重要的應(yīng)用)$因，本文利用密度泛函理論的+#,-.O)P#(QR（A，價值0L）方法對+（!!/’—(%）團(tuán)簇進(jìn)行系統(tǒng)的研究并討［’—(%］目前，關(guān)于硼團(tuán)簇及摻雜硼團(tuán)簇的理論和論其金屬性，以求找到穩(wěn)定性較高或具有奇異性質(zhì)實驗研究都十分活躍，這些研究從不同的角度對硼的團(tuán)簇基元，為今后設(shè)計和組裝具有特殊功能的大團(tuán)簇做了一

5、定的分析0實驗方面，人們已經(jīng)通過分分子納米材料提供理論指導(dǎo)0子束外延技術(shù)和激光燒蝕技術(shù)合成了硼團(tuán)簇，并通過飛行時間質(zhì)譜技術(shù)研究了它的性質(zhì)，預(yù)言純硼團(tuán)’1理論與計算方法［’］簇是三維結(jié)構(gòu)0理論方面的報道很多，其中+E@KI7?［8#］采用從頭計算方法研究了小硼團(tuán)簇+（!本文基于密度泛函理論［()—("］在+#,-.［(*］!O)P/’—(&）的幾何和電子結(jié)構(gòu)，預(yù)言!M*時，硼團(tuán)簇#(RQ（A，L）水平上對+（!!/’—(%）團(tuán)簇的幾何結(jié)的最終結(jié)構(gòu)主要由六邊錐或五邊錐組成，以準(zhǔn)平面構(gòu)和電子性質(zhì)進(jìn)行計算0全部計算使用版本為41$(或凸起結(jié)構(gòu)作為空心球或納米管的表面部分0,7@的R7@KK8

6、7?$#程序包［’$］0計算中采用的能量收斂精等［&，%］報道了+和+的幾何結(jié)構(gòu)與振動性質(zhì)，指出度為($P)P&(’’&70@0，最大力的收斂精度為($70@00!新疆師范大學(xué)研究生科技創(chuàng)新基金（批準(zhǔn)號：’$$"(’$’）、新疆師范大學(xué)優(yōu)先發(fā)展學(xué)科基金資助的課題0!通訊聯(lián)系人0456789：:;<=>

7、線構(gòu)型低#1.0%:;,所以!的基態(tài)結(jié)構(gòu)為等邊三-原子等間距的直線構(gòu)型（&’(）、平面的正方形（&)(）、角形，與文獻(xiàn)［$2］用從頭算方法得到的等邊三角形正四面體構(gòu)型（*）,然后不做任何對稱性限制進(jìn)行#+構(gòu)型（鍵長為21$%)0234，電子態(tài)為89$）相近,無偏的優(yōu)化，即以任意原子間距的直線構(gòu)型、任意四!)的直線構(gòu)型平均鍵長為21$%)734，電子態(tài)邊形和任意立體構(gòu)型為初始構(gòu)型進(jìn)行優(yōu)化,計算中為$$9,平面的近等邊菱形結(jié)構(gòu)是基態(tài)構(gòu)型，能量比的原子間距都是隨